Nghiên cứu cấu trúc của các quần xã thực vật là một trong những nội dung quan trọng phản ánh những thay đổi của quần xã trong quá trình sinh trưởng phát triển. Cấu trúc không gian theo chiều thẳng đứng chính là sự phân bố của cây rừng theo từng tầng. Sự phân tầng của quần xã là do sự phân bố không đều các nhân tố ngoại cảnh, do đó đã tạo điều kiện cho các loài tăng thêm khả năng sử dụng các nguồn sống trong quần xã (ánh sáng, dinh dưỡng) và làm giảm sự cạnh tranh giữa chúng với nhau. Chúng tôi đã phân tích kỹ về sự phân tầng của các loài cây rừng trong từng quần xã thực vật nghiên cứu, kết quả được trình bày ở bảng 4.8
Bảng 4.8: Đặc điểm cấu trúc hình thái của các quần xã tại các điểm nghiên cứu Tên Quần xã nghiên cứu Độ che phủ chung ( %) Số tầng Cấu trúc tầng Thứ tự tầng Chiều cao tầng ( m ) Độ che phủ ( %) Các loài thực vật ưu thế Rừng trồng thuần loài Keo 80 - 85 3
1 8 - 10 70 -80 Keo lá tràm, Keo tai tượng
2 3 - 4 20 -30
Móng bò, Bùm bụp
3 < 3 10 -20
Dương xỉ thường, Ngải cứu, Vú bò, Cỏ ba cạnh, Cỏ lá tre, Vú bò lá xẻ Rừng trồng hỗn giao Keo + Thông 75 -80 3 1 8 - 10 60 -70
Keo lá tràm, Keo tai tượng
2 3 - 4 20 -30
Thông ba lá, Thông nhựa, Móng bò, Bùm bụp
3 < 1,0 10 -20
Dương xỉ thường, Dây bánh nem, Sắn dây rừng, Cỏ gấu...
Rừng trồng hỗn giao Keo + Bạch đàn 60 -70 3 1 7 - 8 60 -70
Keo lá tràm, Keo tai tượng, Bạch đàn liễu, Bạch đàn đỏ
2 2 - 3 20 -30
Cứt lợn, Đơn buốt, Sim, Vú bò, Mâm xôi
3 < 1 10 -50
Cỏ gà, Cỏ roi ngựa, Cỏ chỉ, Chua me đất
4.4.3.1. Điểm nghiên cứu thứ 1: rừng trồng thuần loài Keo
Trong quần xã này, khi quan sát trực tiếp chúng tôi thấy quần xã này có cấu trúc khá phức tạp, độ che phủ chung của quần xã là 80%-85%, rừng được chia thành 3 tầng và được trình bầy tóm tắt ở bảng 4.8.
Tầng 1: Đây là tầng cây gỗ, gồm một số loài cây trồng điển hình có chiều cao từ 8 - 10m, độ che phủ 70% - 80%, gồm các loài cây gỗ trung bình: Keo tai tượng (Acacia mangium), Keo lá tràm (Acacia auriculiformis). Đó là các loài cây trồng khoảng 10 năm, có giá trị gỗ tốt, chúng chiếm tầng cao nhất của tán rừng.
Tầng 2: Gồm các loài cây gỗ nhỏ, cây bụi có chiều cao 3 - 4 m như: Bùm bụp (Mallotus barlatus), Móng bò (Bauhinia pyrrhoclaza), Ruối (Streblus asper), Ngô đồng (Firmannia colorata). Các loài cây này thường là những loài cây tự nhiên, độ che phủ của tầng này đạt 20 - 30%.
Tầng 3: Cao trung bình 1 m, độ che phủ chung đạt 10 - 20%, gồm một số loài cây bụi và cây thảo ưa ẩm, chịu bóng: Cỏ ba cạnh (Scleria radula), Dương xỉ thường (Cyclosorus parasiticus), Ngải cứu (Artemisia japonica), Cỏ lá tre (Centotheca latifolia).
Ngoài ra, còn có một số thực vật ngoại tầng gồm: Dây bánh nem (Bowringia callicarpa), Dây mật (Derris elliptica), Dây đau xương (Tinospora sinensis). Chủ yếu là các loài cây leo.
4.4.3.2. Điểm nghiên cứu thứ 2: rừng trồng hỗn giao Keo + Thông
Quần xã này có độ che phủ chung của các tầng là 75 - 80% và có sự phân hóa tầng khá rõ, rừng được chia thành 3 tầng.
Tầng 1: Cao trung bình từ 8 - 10m, các loài chiếm ưu thế là Keo tai tượng (Acacia mangium), Keo lá tràm (Acacia auriculiformis) và độ che phủ 60 - 70%. Nhìn chung các loài Keo sinh trưởng phát triển tương đối đồng đều.
Tầng 2: Gồm các loài cây gỗ nhỏ, có chiều cao trung bình từ 2 - 3m, độ che phủ 20 - 30% như: Thông ba lá (Pinus kesyia), Thông nhựa (Pinus merkusii), Bùm bụp (Mallotus barbtatus), Móng bò (Bauhinia pyrrhoclaza).
Tầng 3: Gồm các loài cây có chiều cao trung bình dưới 1m, độ che phủ từ 10 - 20% đó là: Cỏ lá tre lá nhỏ (Centotheca lappacea), Cỏ ba cạnh (Scleria radula), Dương xỉ thường (Cyclosorus parasiticus).
4.4.3.3. Điểm nghiên cứu thứ 3: rừng trồng hỗn giao Keo + Bạch đàn
Độ che phủ chung của quần xã này không cao, chỉ đạt từ 50 - 60 % và cũng có sự phân hóa tầng khá rõ.
Tầng 1: Các loài Keo tai tượng (Acacia mangium), Keo lá tràm (Acacia auriculiformis), Bạch đàn lá liễu (Eucalyptus exserta), Bạch đàn đỏ (Eucalyptus robusta) chiếm ưu thế ở tầng này. Độ che phủ khoảng 60 - 70%. Mật độ trung bình 1200 cây/ha (12cây/100m2), chiều cao trung bình từ 7 - 8m. Các cá thể sinh trưởng phát triển không đồng đều, nhìn chung thì các loài Keo sinh trưởng, phát triển tốt hơn Bạch đàn.
Tầng 2: Có chiều cao trung bình từ 2 - 3m, độ che phủ chung từ 20 - 30%, gồm một số loài cây bụi như: Sim (Rhodomyrtus tomentosa), Cứt lợn (Ageratum conyzoides), Cỏ lào (Eupatorium odoratum).
Tầng 3: có chiều cao trung bình từ < 1m gồm một số loài thân thảo mọc thưa thớt như: Cỏ gà (Cynodon dactylon), Cỏ chỉ (Eriachne chinensis), Cỏ ba cạnh (Scleria radula).
*Nhận xét:
Trong quá trình nghiên cứu cấu trúc hình thái của các quần xã rừng trồng ở 3 xã Ngọc Xã, Phù Lãng, Cách Bi huyện Quế Võ chúng tôi có 1 số nhận xét sau:
Nhìn chung, cả 3 quần xã thực vật tại địa điểm nghiên cứu đều là rừng trồng nên có cấu trúc thành phần loài và cấu trúc tầng tương đối giống nhau. Trong đó:
Rừng trồng thuần loài Keo có cấu trúc thành phần loài (55 loài) và cấu trúc tầng (3 tầng) khá đơn giản, do mật độ trồng khá cao nên cây sinh trưởng tương đối chậm, độ che phủ cao nên số lượng loài cây dưới tán ít.
Rừng trồng hỗn giao Keo + Thông có cấu trúc thành phần loài (43 loài) và cấu trúc tầng (3 tầng) đơn giản, các loài cây dưới tán cũng ít phát triển.
Rừng trồng hỗn giao Keo + Bạch đàn có cấu trúc thành phần loài (27 loài) và cấu trúc tầng (3 tầng) rất rõ rệt. Tuy mật độ trồng không cao và tán lá thưa có độ che phủ thấp nhưng các loài cây dưới tán cũng rất nghèo nàn. Nguyên nhân là do độ che phủ thấp nên đất bị sói mòn mặt mạnh, dẫn đến đất chua nghèo dinh dưỡng, đất khô. Mặt khác rễ và lá bạch đàn có tinh dầu (Eucalypton) đã ảnh hưởng tới các loài động vật và vi sinh vật đất phân giải các chất hữu cơ, cây Bạch đàn có nhu cầu nước cao nên hạn chế rất lớn đến sự tái sinh của các loài cây dưới tán.
Như vậy, qua kết quả nghiên cứu về cấu trúc thành phần loài, thành phần dạng sống, cấu trúc hình thái, độ che phủ chung thì thấy quần xã thuần loài Keo (10 tuổi) có hiệu quả nhất về tác dụng chống xói mòn, rửa trôi đất, bảo vệ và cải tạo đất đai.
4.5. Một số tính chất hoá học cơ bản của đất dƣới các mô hình rừng trồng phủ xanh đất trống ở khu vực nghiên cứu
Đất là một thành phần quan trọng của hệ sinh thái, nó có ảnh hưởng tới quá trình sinh trưởng, phát triển của thảm thực vật. Mỗi loại đất sẽ có một kiểu thảm thực vật riêng. Ngược lại mỗi kiểu thảm thực vật sẽ đặc trưng cho một kiểu đất xác định. Các kiểu đất khác nhau sẽ khác nhau bởi hàng loạt chỉ tiêu như: màu sắc, tính chất lí học, hoá học, hệ vi sinh vật và động vật đất. Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài chúng tôi chỉ đề cập đến một số tính chất hóa học của đất như: độ pH, hàm lượng chất ở dạng tổng số (mùn %, N%, K2O%, P2O5%), Ca trao đổi, Mg trao đổi dưới các mô hình rừng trồng phủ xanh đất trống đồi trọc ở khu vực nghiên cứu.
Bảng 4.9. Một số tính chất hóa học của đất dƣới các quần xã nghiên cứu
4.5.1. Độ chua pH (KCl)
Độ chua là một trong các chỉ tiêu quan trọng của tính chất hóa học của đất, độ chua ảnh hưởng đến nhiều quá trình lý, hóa học và sinh học của đất và tác động trực tiếp đến sự sinh trưởng phát triển của thực vật. Độ chua của đất phụ thuộc vào nhiều loại yếu tố trong đó chủ là yếu tố về độ che phủ của quần xã. Độ che phủ giảm làm cho đất bị xói mòn, rửa trôi, đặc biệt các chất kiềm và kiềm thổ làm cho tầng đất mặt bị chua. Ngoài ra, yếu tố đá mẹ cũng ảnh hưởng đến độ pH của đất.
Từ kết quả ở bảng 4.9 cho thấy đất ở 3 quần xã nghiên cứu đều thuộc loại đất chua, không có sự chênh lệch lớn giữa 3 quần xã, pH(KCl) dao động
Quần xã Độ sâu (cm) pH (KCl) Mùn (%) N (%) P2O5 K2O Ca2+, Mg2+ trao đổi (mg/100g) Ca2+ Mg 2 + Rừng Keo (10 tuổi) 0-10 4,15 2,95 0,12 0,06 0,44 2,25 1,89 10-20 4,12 1,29 0,11 0,05 0,41 2,23 1,63 20-30 4,09 0,48 0,10 0,04 0,38 2,14 1,48 Rừng Keo + Thông 0-10 4,12 2,00 0,09 0,06 0,41 2,20 1,71 10-20 4,11 1,15 0,08 0,05 0,39 1,68 1,72 20-30 4,10 0,94 0,07 0,03 0,36 1,45 1,60 Rừng Keo + Bạch đàn 0-10 3,97 1,23 0,08 0,05 0,34 1,91 1,52 10-20 3.27 1,20 0,07 0,03 0,31 1,86 1,50 20-30 3,06 0,95 0,06 0,02 0,30 1,79 1,48
từ 3,97 - 4,15. Độ chua pH(KCl) của các quần xã biến động theo qui luật chung là giảm dần theo các tầng đất và giảm khi độ che phủ của thảm thực vật giảm.
Nếu lấy giá trị pH(KCl) của lớp đất mặt tại 3 quần xã nghiên cứu để so sánh thì đất ở quần xã rừng trồng Keo + Bạch đàn có pH(KCl) thấp nhất (pH=3,97), với chỉ số này thì đất dưới rừng hỗn giao Keo + Bạch đàn được xếp vào loại đất có độ chua cao nhất. Ở điểm nghiên cứu rừng Keo có pH(KCl) cao nhất (pH=4,15), với chỉ số này thì đất dưới quần xã này được xếp vào loại đất có độ chua thấp nhất. Điểm nghiên cứu rừng Keo + Thông có độ chua trung gian so với 2 quần xã trên (pH= 4,12). Nguyên nhân chính là từng quần xã thực vật có độ che phủ và khả năng cải tạo đất của chúng khác nhau, trong đó rừng trồng Keo là loài cây trồng có khả năng cải tạo đất tốt (do Keo là loài cây họ Đậu). Sự biến đổi độ chua pH(KCL) trong 3 mô hình rừng trồng được biểu diễn ở hình 4.4.
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 pH(KCl) 0 - 10
Độ sâu phẫu diện Rừng Keo
Rừng Keo + Thông Rừng Keo + Bạch đàn
Hình 4.4: Sự biến đổi độ chua pH(KCl) tại các điểm nghiên cứu
4.5.2. Hàm lượng mùn tổng số (%)
Mùn là nguồn cung cấp thức ăn cho cây, mùn có vai trò rất quan trọng với độ phì của đất, ảnh hưởng đến một số tính chất lý học, hóa học và sinh học của đất.
Kết quả phân tích đất ở bảng 4.9 cho thấy hàm lượng mùn ở các địa điểm không có sự chênh lệch nhiều. Tuy nhiên, hàm lượng mùn cũng tuân theo quy luật là giảm dần theo độ sâu bởi lẽ động vật, thực vật và vi sinh vật chỉ tập trung nhiều ở tầng mặt, càng xuống sâu càng ít hơn nên hàm lượng mùn giảm dần.Trong đó, điểm nghiên cứu rừng Keo có hàm lượng mùn cao nhất ở cả 3 tầng đất, tiếp theo là quần xã rừng trồng Keo + Thông, thấp nhất là quần xã rừng trồng Keo + Bạch đàn. Riêng ở lớp đất mặt (0 - 10 cm) của quần xã rừng trồng Keo có hàm lượng mùn cao nhất 2,95%, tiếp theo là quần xã rừng trồng Keo + Thông có hàm lượng mùn là 2,00%, quần xã rừng trồng Keo + Bạch đàn thấp nhất là 1,23%. Nguyên nhân là ở điểm nghiên cứu rừng Keo có độ che phủ cao, tổ hợp thành phần loài lớn, lượng cành rơi lá rụng trả lại cho đất cao hơn, từ đó khối lượng vi sinh vật và động vật đất tăng, sự hoạt động và xác chết của nó góp phần tăng lượng mùn cho đất nên tạo cho đất có khả năng tích lũy mùn không chỉ ở tầng mặt mà cả tầng sâu hơn. Ngoài ra độ che phủ cũng có vai trò quan trọng làm giảm sự xói mòn và rửa trôi các chất mùn, dinh dưỡng trong đất.
Sự biến đổi hàm lượng mùn tại các quần xã rừng trồng được biểu diễn ở hình 4.5.
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Mùn (%)
Độ sâu phẫu diện
Rừng keo
Rừng Keo + Thông Rừng Keo + Bạch đàn
Hình 4.5: Sự biến đổi của hàm lƣợng mùn (%) tại các quần xã rừng trồng 4.5.3. Hàm lƣợng đạm tổng số (%)
Đạm là một trong các chất quan trọng nhất của dinh dưỡng cây. Trong đất đạm chiếm chừng 5% chất hữu cơ vì thế nói chung mùn càng nhiều thì đạm càng nhiều.
Kết quả phân tích đất ở bảng 4.9 cho thấy hàm lượng đạm trung bình không có sự chênh lệch lớn ở 3 quần xã. Trong đó, quần xã rừng trồng Keo cao nhất (0,12 %), tiếp theo là quần xã rừng trồng Keo + Thông (0,09 %), thấp nhất là quần xã rừng trồng Keo + Bạch đàn (0,08 %). Nhìn chung hàm lượng đạm tổng số cũng có quy luật chung là giảm dần theo độ sâu và theo từng trạng trái rừng trồng. Hàm lượng đạm tổng số trong đất của các quần xã hầu như đều tập trung ở lớp đất mặt (0 - 10 cm). Điều này nói lên rằng khi độ che phủ của thảm thực vật cao, sinh khối cả phần trên và phần dưới đất cao, chất hữu cơ chết hàng năm cung cấp cho đất lớn nên hàm lượng đạm tăng lên trong đất.
Sự biến động hàm lượng đạm tổng số ở các điểm nghiên cứu được biểu diễn ở hình 4.6.
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 N (%) 0 - 10
Độ sâu phẫu diện Rừng Keo
Rừng Keo + Thông Rừng + Bạch đàn
Hình 4.6: Hàm lƣợng đạm tổng số (%) ở các điểm nghiên cứu
4.5.4. Hàm lượng lân tổng số (P2O5)
Hàm lượng lân tổng số trong đất thường cao nhưng phần lớn ở dạng khó tan. Phân tích lân tổng số để xác định hàm lượng của chúng tồn tại tiềm tàng ở trong đất. Trong tất cả các điểm nghiên cứu chúng tôi nhận thấy hàm lượng lân tổng số cũng thể hiện rõ quy luật chung là giảm dần theo độ sâu và theo từng kiểu thảm thực vật.
Kết quả phân tích đất ở bảng 4.9 cho thấy giá trị của hàm lượng lân tổng số ở quần xã rừng trồng Keo và Keo + Thông cùng là (0,06 %), thấp nhất là quần xã rừng trồng Keo + Bạch đàn (0,05 %). Sự biến động của hàm lượng lân tổng số trong các tầng đất tại các quần xã rừng trồng được biểu diễn ở hình 4.7.
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 P2O5 (%)
Độ sâu phẫu diện Rừng Keo
Rừng Keo + Thông Rừng Keo + Bạch đàn
Hình 4.7: Hàm lƣợng lân tổng số (%) ở các điểm nghiên cứu
4.5.5. Hàm lượng Kali tổng số (K2O)
Hàm lượng Kali tổng số trong đất thường cũng cao. Tượng tự như hàm lượng lân tổng số, hàm lượng Kali cũng thường tồn tại ở dạng khó tan. Kết quả phân tích đất ở bảng 4.9 cho thấy quần xã rừng trồng Keo (0,44%)có hàm lượng kali cao nhất, tiếp theo là quần xã rừng trồng Keo + Thông (0,41 %), thấp nhất là quần xã rừng trồng Keo + Bạch đàn (0,34 %). Nhìn chung hàm lượng kali tổng số cũng có quy luật chung là giảm dần theo độ sâu và theo từng kiểu thảm thực vật. Sự biến động hàm lượng kali tổng số ở các thảm thực vật tại các điểm nghiên cứu được biểu diễn ở hình 4.8.
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 K2O (%)
Độ sâu phẫu diện Rừng Keo
Rừng Keo + Thông
Rừng Keo + Bạch đàn
Hình 4.8: Hàm lƣợng kali tổng số (%) ở các điểm nghiên cứu
4.5.6. Hàm lượng Ca2+ và Mg2+ trao đổi
Ca và Mg là hai nguyên tố có tác dụng tốt nhất làm giảm độ chua của đất và ảnh hưởng đến nhiều tính chất hoá học khác của đất. Trong các điểm nghiên cứu hàm lượng Ca++ trao đổi luôn lớn hơn hàm lượng Mg++ trao đổi. Hàm lượng Ca++ và Mg++ phụ thuộc rất nhiều vào quá trình rửa trôi của đất. Hàm lượng Ca++ trao đổi của đất dưới các thảm thực vật nghiên cứu có xu hướng giảm theo chiều sâu của tầng đất và giảm khi độ che phủ của thảm thực vật giảm. Ở lớp đất mặt (0 - 10 cm) của điểm nghiên cứu rừng Keo có hàm lượng Ca++ trao đổi cao nhất 2,25 mg/100g, tiếp theo là điểm nghiên cứu rừng Keo + Thông là 2,20 mg/100g, điểm nghiên cứu rừng Keo + Bạch đàn thấp nhất là 1,91 mg/100g.